一種速率陀螺阻尼比測試電路的製作方法
2023-10-24 04:46:47 1
專利名稱：一種速率陀螺阻尼比測試電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種慣性儀表阻尼比測試電路，尤其涉及一種速率陀螺阻 尼比測試電路。
背景技術：
速率陀螺的阻尼比參數是飛彈姿態控制系統重要參數之一，目前阻尼比的 測試方法主要採用階躍法，即用速率突停轉臺給速率陀螺一個階躍信號、筆錄 儀記錄動態過程、人工讀數計算的方法完成阻尼比的測試。
階躍法的原理是將陀螺儀安裝在轉臺上，轉臺以一定的角速度轉動，給 陀螺儀輸入角速度，則浮子轉動，陀螺力矩與扭杆力矩平衡，當轉臺轉到某--位置時，突然停止，這時陀螺力矩消失，陀螺傳感器的輸出電壓開始動態變化 過程直至穩態，陀螺傳感器的輸出電壓為按指數規律衰減的振蕩曲線，筆錄儀
記錄這一過程，見圖2。從圖2曲線可以讀取輸出電壓的穩態值Ao及第一個振 蕩波的峰值Ai，則可計算出振蕩曲線的衰減率D， D定義為每相鄰兩半波振幅衰 減的算術平均值formula see original document page 3由於A3/A2相比Ai/Ao來說，數值很小， 一般選用D(n以降低測試誤差，即
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由此解得陀螺阻尼比《
用突停轉臺和筆錄儀有一定的局限性。首先，為了安裝陀螺儀並提供轉速， 速率轉臺需要一個大功率電機、大的轉盤以及用於安裝速率陀螺儀的工裝，這 給速率轉臺自身帶來很大的轉動慣量，但是完成突停功能的檔塊的剛度無法達 到理想狀態，而且隨著使用次數的增加、時間的延長、環境條件的變化，檔塊 剛度參數也會發生變化。所以多次測試阻尼比時，突停轉臺給陀螺儀的階躍輸 入信號可能不完全一致。其次，筆錄儀自身具有很大的時間常數，甚至比陀螺 儀的時間常數大，加上其自身還有非線性和小信號誤差，使得記錄的測量結果 精度不易保證，甚至出現很大的測量誤差。另外階躍法測試阻尼比還具有效率 低、操作複雜的缺點。 發明內容
本實用新型目的是提供一種給力矩器加電階躍信號來模擬轉臺突停來進行 阻尼比測試的陀螺阻尼比測試電路，其解決了背景技術階躍法測試阻尼比一致 性差、測量誤差大、效率低、操作複雜的技術問題。
本實用新型的技術解決方案是
一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特殊之處是，所述測試電路包括恆流源
Ul、電子開關U2、延時放大電路U3、數據採集卡U4、相敏解調器U5和計算控 制單元U6，其中數據採集卡U4包括方波信號發生電路U41和模數轉換電路U42; 所述恆流源Ul的輸出端通過電子開關U2後與陀螺力矩器1的輸入端相連，所 述電子開關U2可控制恆流源Ul和陀螺力矩器1之間的通斷；所述方波信號發 生電路U41可生成一個方波信號，其輸出端與延時放大電路U3的輸入端相連， 所述延時放大電路U3可對方波信號發生電路U41的方波信號進行時序延遲和功 率放大，其輸出端與電子開關U2的控制端相連，所述陀螺傳感器3的輸出端與 相敏解調器U5的輸入端相連，所述相敏解調器U5可對陀螺傳感器3的輸出電 壓進行放大、濾波和解調並輸出相應的直流電壓，其輸出端與模數轉換電路U42 的輸入端相連，所述模數轉換電路U42的輸出端與計算控制單元U6的輸入端相
連，所述計算控制單元U6的輸出端與方波信號發生電路U41的輸入端相連。 上述階躍信號發生電路U41可連續產生多個方波信號。
本實用新型具有如下優點
1、 測試效率高。由於本實用新型電路釆用給陀螺力矩器輸入階躍信號、釆 集陀螺傳感器輸出過渡過程波形、處理相應數據得到陀螺阻尼比參數的方法，
測試的效率提高了很多。整個測試過程需要2分鐘左右，而突停轉臺階躍測試 方法一般需要30分鐘左右。
2、 測試精度高。階躍法採用速率突停轉臺給陀螺一個階躍信號，筆錄儀記 錄動態過程，人工讀數計算的方法完成阻尼比的測試，測量結果的精度不易保 證，甚至出現很大的測量誤差。本實用新型採用給陀螺力矩器輸入階躍信號， 採集陀螺傳感器輸出過渡過程波形，處理誤差小，速度快，提高了阻尼比測試 精度。另外，通過連續給陀螺力矩器施加多個階躍信號，可以短時間內重複測 量阻尼比，然後將多次測量結果計算平均值，測試結果更加可信。
3、 設備簡單、成本低。本實用新型相對於傳統階躍法省去了速率突停轉臺 和筆錄儀等設備，降低了成本。
4、 操作簡單、測試方便。本實用新型在實際測試中，將陀螺儀放置在平板 上，發出一定幅值和寬度的方波信號，控制電子開關的通斷給力矩器繞組加電 信號，陀螺輸出一衰減的振蕩曲線，數據採集系統完成這一過程曲線的記錄， 計算機經過數據處理得到阻尼比，操作和測試的過程簡單方便。
圖1為本實用新型阻尼比測試電路原理圖2為速率陀螺儀輸出電壓動態變化過程曲線其中ui一恆流源，U2—電子開關，U3—延時放大電路，U4—數據採集卡， U41—方波信號發生電路，U42—模數轉換電路，U5—相敏解調器，U6—計算控 制單元，l一陀螺力矩器，2—陀螺浮子，3—陀螺傳感器。
具體實施方式
本實用新型阻尼比測試電路原理框圖見圖1。
將陀螺儀放置在平板上，測試開始後，計算控制單元U6控制方波信號發生 電路U41發出一定幅值和寬度的方波信號，方波信號通過控制電子開關U2的通
斷來控制恆流源Ul給陀螺力矩器1繞組輸入一個階躍信號，陀螺浮子2產生偏
轉，經陀螺傳感器3轉換並輸出一衰減的振蕩曲線即過渡過程波形，該波形經 相敏解調器的放大、濾波和解調後輸出脈衝信號，數據採集卡U4的模數轉換電 路U42將這一脈衝信號轉換成數位訊號，並經過計算控制單元U6進行處理、計 算並輸出阻尼比測試結果。
本實用新型工作過程是
將恆流源通過電子開關與陀螺力矩器相連，電子開關控制恆流源和陀螺力
矩器之間電流的通斷；恆流源產生恆定的電流信號；方波信號發生電路產生一 個方波信號，該方波信號可以是一個階躍信號，也可以只取其上升沿或下降沿; 方波信號經延遲和放大後送入電子開關；電子開關瞬間導通，則恆流源向陀螺 力矩器輸入一個階躍信號，使陀螺浮子產生偏轉並通過陀螺傳感器輸出一個交 流電壓，該交流電壓通過相敏解調器進行放大、濾波和解調輸出相應的直流電 壓；根據輸出直流電壓的穩態值Ao和第一個振蕩波的峰值A！計算出振蕩曲線的 衰減率D=A0/A1;由此計算陀螺阻尼比f :
為了求取平均值，階躍信號發生電路可連續產生多個方波信號進行多次阻 尼比測試。
本實用新型原理
恆流源的作用是產生恆定的電流信號，其大小控制陀螺輸出信號的大小， 恆流源產生恆定的電流信號的大小可以根據陀螺的輸出調整；方波信號發生電 路的功能是發出一個或多個方波信號，主要用來控制電子開關的通斷；延時放 大電路用來控制調整過渡過程產生的時序，並對方波信號進行放大，使之準確 控制電子開關的通斷，延時也可以直接採用軟體延時；相敏解調器是將陀螺輸 出的交流信號進行交流放大、濾波、解調輸出直流信號；模數轉換電路完成過 渡過程的數據轉換；計算控制單元進行數據採集、計算處理並提供人機交換平
權利要求1、一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特徵在於所述測試電路包括恆流源U1、電子開關U2、延時放大電路U3、數據採集卡U4、相敏解調器U5和計算控制單元U6，其中數據採集卡U4包括方波信號發生電路U41和模數轉換電路U42；所述恆流源U1的輸出端通過電子開關U2後與陀螺力矩器1的輸入端相連，所述電子開關U2可控制恆流源U1和陀螺力矩器(1)之間的通斷；所述方波信號發生電路U41可生成一個方波信號，其輸出端與延時放大電路U3的輸入端相連，所述延時放大電路U3可對方波信號發生電路U41的方波信號進行時序延遲和功率放大，其輸出端與電子開關U2的控制端相連，所述陀螺傳感器(3)的輸出端與相敏解調器U5的輸入端相連，所述相敏解調器U5可對陀螺傳感器(3)的輸出電壓進行放大、濾波和解調並輸出相應的直流電壓，其輸出端與模數轉換電路U42的輸入端相連，所述模數轉換電路U42的輸出端與計算控制單元U6的輸入端相連，所述計算控制單元U6的輸出端與方波信號發生電路U41的輸入端相連。
2、 根據權利要求l所述的一種速率陀螺阻尼比測試電路，其特徵在於所 述階躍信號發生電路U41為方波信號發生電路。
專利摘要本實用新型涉及一種速率陀螺阻尼比測試電路，包括恆流源、電子開關、延時放大電路、數據採集卡、相敏解調器和計算控制單元，其中數據採集卡包括方波信號發生電路和模數轉換電路；計算控制單元通過方波信號發生電路發出一定幅值和寬度的方波信號，控制電子開關的通斷來給力矩器繞組加一個階躍信號，陀螺相應輸出一衰減的振蕩曲線，數據採集卡和計算控制單元完成這一過程曲線的記錄並進行數據處理得到阻尼比參數，本實用新型測試電路具有測試效率高、測試精度高、設備簡單、成本低、操作簡單、測試方便的優點。
文檔編號G01C19/00GK201053873SQ200620164868
公開日2008年4月30日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者琪 張, 濤 楊, 田雪棉 申請人:中國航天時代電子公司第十六研究所